KR101756819B1 - Method for measuring position of node by using range-free mothod - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 네트워크내에서 위치정보를 갖는 앵커노드와, 앵커노드로부터 제공된 정보에 따라 자신의 위치를 추정하는 일반노드에서 수행되는 Range-Free방식의 노드 측위방법에 관한 것으로서, 일반노드와 한 홉 거리에 위치하는 이웃노드들과 일반노드의 평균거리를 산출하는 홉당 평균 직선거리 산출단계; 선택된 한 쌍의 앵커노드에 대해 한 홉 거리에 위치하는 노드 간 평균 투사거리를 산출하는 홉당 평균 투사거리 산출단계; 홉당 평균 직선거리와 홉당 평균 투사거리를 이용하여 일반노드로부터 한 쌍의 앵커노드까지의 거리를 각각 추정하는 거리추정 단계; 홉당 평균 직선거리와 홉당 평균 투사거리를 이용하여 일반노드와 한 쌍의 앵커노드 간의 경로 우회정도를 판단하는 우회정도 판단단계; 일반노드와 한 쌍의 앵커노드 간의 경로 우회 정도에 따라, 일반노드와 앵커노드 간의 거리를 보정하는 보정단계;를 포함할 수 있다. 이에 의해, 일반노드와 앵커노드 간 경로가 우회하는 경우에도 정확한 거리추정이 가능하며, 일반노드에서 신호를 수신할 수 있는 앵커노드의 수가 적은 경우에도 일반노드의 위치를 정확하게 추정할 수 있다. The present invention relates to a range-free node positioning method performed in an anchor node having position information in a network and a general node that estimates its position according to information provided from an anchor node, An average linear distance per hop calculation step of calculating an average distance between neighboring nodes located at a distance and a general node; An average projection distance per hop calculation step of calculating an average projection distance between nodes located at a one-hop distance with respect to a selected pair of anchor nodes; A distance estimation step of estimating distances from a common node to a pair of anchor nodes using an average straight line distance per hop and an average projection distance per hop; A bypass degree determination step of determining a bypass degree between a general node and a pair of anchor nodes using an average straight line distance per hop and an average projection distance per hop; And a correction step of correcting the distance between the general node and the anchor node according to the degree of path bypass between the general node and the pair of anchor nodes. Accordingly, it is possible to accurately estimate the distance even when the route between the general node and the anchor node is bypassed, and even when the number of anchor nodes that can receive signals from the general node is small, the position of the general node can be accurately estimated.
Description
본 발명은 Range-Free방식의 노드 측위 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 일반노드의 경로가 우회하는 정도에 따라 일반노드와 앵커노드 간의 거리를 추정함으로써, 일반노드의 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 하는 Range-Free방식의 노드 측위 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of positioning a range-free node, more specifically, by estimating a distance between a general node and an anchor node according to the degree of bypass of a general node, To a node-positioning method of a range-free method.
무선 센서 네트워크는 기지국없이 자율적으로 네트워크가 구성되며, 노드 간의 통신을 통해 다양한 환경정보를 수집한다. 무선 센서 네트워크는 자신의 위치 정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드와, 자신의 위치 정보를 가지고 있지 않은 다수의 일반노드를 포함한다. The wireless sensor network autonomously constructs a network without a base station, and collects various environmental information through communication between the nodes. The wireless sensor network includes a plurality of anchor nodes having their own location information and a plurality of general nodes that do not have their own location information.
무선 센서 네트워크는 기지국이 없기 때문에 복수의 앵커노드를 이용하여 일반노드들의 위치를 파악하게 되며, 일반노드들의 위치 파악을 위해 다양한 측위 방법들이 개발되고 있다. Since the wireless sensor network does not have a base station, it locates common nodes using multiple anchor nodes, and various positioning methods are being developed to locate common nodes.
이러한 측위방법 중 Range-Free 방식은 노드간 연결정보와 앵커 노드의 위치정보를 통해 거리를 측정하여 일반노드의 위치를 추정하는 방식으로서, 균일 네트워크를 전제로 한다. Among these positioning methods, the Range-Free method is a method of estimating the position of a general node by measuring the distance through the connection information between nodes and the position information of an anchor node, and assumes a uniform network.
도 1은 앵커노드와 일반노드를 갖는 무선 네트워크의 예시도이다. 1 is an illustration of a wireless network having an anchor node and a generic node.
종래의 Range-Free 방식에서 일반노드간 최단경로의 홉 수는 상대 거리를 나타내는 척도로 사용되며, 앵커노드는 다른 앵커노드까지의 거리와, 최소 홉 수를 이용하여 자신의 홉당 평균 투사거리를 계산한다. 즉, 앵커노드는 자신의 위치와 다른 앵커노드의 위치를 알고 있기 때문에, 이를 이용하여 다른 앵커노드까지의 거리를 산출할 수 있으며, 하나의 앵커노드와 다른 앵커노드까지의 거리를 최소 홉 수로 나누면, 하나의 앵커노드와 다른 앵커노드 간의 홉당 평균 투사거리를 산출할 수 있다.In the conventional range-free scheme, the number of hops in the shortest path between ordinary nodes is used as a measure of the relative distance, and the anchor node calculates the average projection distance per hop by using the distance to the other anchor node and the minimum hop count do. That is, since the anchor node knows its position and the position of another anchor node, the distance to the other anchor node can be calculated using this, and the distance from one anchor node to another anchor node is divided by the minimum number of hops , The average projection distance per hop between one anchor node and another anchor node can be calculated.
예를 들어, 도 1의 앵커노드 1과 앵커노드 2 간의 최소 홉은 5홉이고 양 앵커노드간의 거리는 50m이며, 앵커노드 1과 앵커노드3 간의 최소 홉은 6홉이고 양 앵커노드간의 거리는 60m이므로, 앵커노드 1의 홉당 평균 투사거리(k1)는 다음과 같이 산출할 수 있다. For example, the minimum hop between anchor node 1 and anchor node 2 in FIG. 1 is 5 hops, the distance between both anchor nodes is 50 m, the minimum hop between anchor node 1 and anchor node 3 is 6 hops, and the distance between both anchor nodes is 60 m , The average projection distance per hop (k 1 ) of anchor node 1 can be calculated as follows.
이에 따라, 앵커노드 1의 홉당 평균 투사거리는 10m가 된다. Accordingly, the average projection distance per hop of the anchor node 1 is 10 m.
앵커노드 2와 3도 같은 방법으로 홉당 평균 투사거리를 산출하면, 앵커노드 2의 홉당 평균 투사거리는 8m/hop이 되고, 앵커노드3의 홉당 평균 투사거리는 90/11 m/hop이 된다. When the average projection distance per anchor node 2 and 3 is calculated in the same manner, the average projection distance per anchor node 2 is 8 m / hop, and the average projection distance per anchor node 3 is 90/11 m / hop.
이러한 앵커노드의 홉당 평균 투사거리를 이용하여, 각 일반노드에서 각 앵커노드까지의 거리를 산출할 수 있다. 즉, 각 앵커노드의 홉당 평균 투사거리와, 일반노드에서 해당 앵커노드까지의 홉 수를 곱하면, 일반노드에서 해당 앵커노드까지의 거리를 산출할 수 있다. The distance from each general node to each anchor node can be calculated using the average projection distance per hop of such anchor nodes. That is, by multiplying the average projection distance per hop of each anchor node and the number of hops from the general node to the corresponding anchor node, the distance from the general node to the corresponding anchor node can be calculated.
이에 따라, 일반노드 A에서 앵커노드 1까지의 거리를 산출하면, 10*4=40m가 된다. 같은 방법으로 구한 일반노드 A에서 앵커노드 2까지의 거리는 24m이고, 일반노드 A에서 앵커노드 3까지의 거리는 180/11m이다. Accordingly, when the distance from the general node A to the anchor node 1 is calculated, 10 * 4 = 40 m. The distance from the general node A to the anchor node 2 obtained by the same method is 24 m, and the distance from the general node A to the anchor node 3 is 180/11 m.
그런데, 도 2에 도시된 바와 같이, 앵커노드 1과 2 사이에 배치된 일반노드들이 앵커노드 1과 2를 연결하는 직선거리로부터 벗어나서 불규칙하게 배치되면, 홉당 평균 직선거리와 홉당 평균 투사거리의 차이가 커지게 된다. 따라서, 홉당 평균 투사거리를 이용하여 일반노드의 위치를 산출할 경우, 산출된 위치가 실제 일반노드의 위치와 상이하게 된다. 즉, 한 홉당 평균 투사거리를 사용하는 종래의 Range-Free 방식에서는 장애물, 지형 및 일반노드의 배치에 따라 경로가 불규칙하고 우회하게 되면, 일반노드의 정확한 위치를 추정하기 어렵다. 이에 따라, 일반노드의 경로가 불규칙하고 우회된 경우에도 일반노드의 위치를 정확하게 판단할 수 있는 방법을 모색할 필요가 있다. 2, when the general nodes disposed between the anchor nodes 1 and 2 are arranged irregularly away from the straight line connecting the anchor nodes 1 and 2, the difference between the average straight line distance per hop and the average projection distance per hop . Therefore, when calculating the position of the general node using the average projection distance per hop, the calculated position is different from the position of the actual normal node. That is, in the conventional range-free method using the average projection distance per hop, it is difficult to estimate the exact position of the general node if the path is irregular and bypassed according to the arrangement of the obstacle, the terrain and the general node. Accordingly, it is necessary to search for a method of accurately determining the position of a general node even if the path of the general node is irregular and bypassed.
본 발명은, 일반노드의 경로가 우회하는 정도를 판단하고, 이를 이용하여 일반노드와 앵커노드 사이의 거리를 추정함으로써, 보다 정확하게 일반노드의 위치를 측정할 수 있는 Range-Free방식의 노드 측위 방법을 제안한다. The present invention provides a range-free node positioning method capable of more accurately measuring the position of a general node by determining the degree to which a path of a general node is bypassed and estimating the distance between an ordinary node and an anchor node .
상기 목적은, 네트워크내에서 위치정보를 갖는 앵커노드와, 상기 앵커노드로부터 제공된 정보에 따라 자신의 위치를 추정하는 일반노드에서 수행되는 Range-Free방식의 노드 측위방법에 있어서, 상기 일반노드와 한 홉 거리에 위치하는 이웃노드들과 상기 일반노드의 평균거리를 산출하는 홉당 평균 직선거리 산출단계; 선택된 한 쌍의 앵커노드에 대해 한 홉 거리에 위치하는 노드 간 평균 투사거리를 산출하는 홉당 평균 투사거리 산출단계; 상기 홉당 평균 직선거리와 상기 홉당 평균 투사거리를 이용하여 상기 일반노드로부터 상기 한 쌍의 앵커노드까지의 거리를 각각 추정하는 거리추정 단계; 상기 홉당 평균 직선거리와 상기 홉당 평균 투사거리를 이용하여 상기 일반노드와 상기 한 쌍의 앵커노드 간의 경로 우회정도를 판단하는 우회정도 판단단계; 및 상기 일반노드와 상기 한 쌍의 앵커노드 간의 경로 우회 정도에 따라, 상기 일반노드와 상기 앵커노드 간의 거리를 보정하는 보정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법에 의해 달성될 수 있다. The above object of the present invention is achieved by a range-free node positioning method performed by an anchor node having positional information in a network and a general node estimating its position according to information provided from the anchor node, An average linear distance per hop calculation step of calculating an average distance between the neighboring nodes located at the hop distance and the common node; An average projection distance per hop calculation step of calculating an average projection distance between nodes located at a one-hop distance with respect to a selected pair of anchor nodes; A distance estimation step of estimating distances from the general node to the pair of anchor nodes using the average straight line distance per hop and the average projection distance per hop; A bypass degree determination step of determining a bypass degree between the general node and the pair of anchor nodes using the average straight line distance per hop and the average projection distance per hop; And a correction step of correcting a distance between the general node and the anchor node according to a degree of path detour between the general node and the pair of anchor nodes. Can be achieved.
본 발명에서는 일반노드가 잠재적 위치에 위치할 가능성과, 경로의 우회 여부를 고려하여 거리를 추정하기 때문에, 일반노드와 앵커노드 간 경로가 우회하는 경우에도 정확한 거리추정이 가능하다. 또한, 한 쌍의 앵커노드를 이용하여 거리를 추정할 수 있기 때문에, 네트워크 내 앵커노드의 수가 적은 경우에도 일반노드의 위치를 정확하게 추정할 수 있다. In the present invention, since the distance is estimated in consideration of the possibility that the general node is located at the potential position and the bypass of the route, accurate distance estimation is possible even when the route between the general node and the anchor node is bypassed. Also, since the distance can be estimated using a pair of anchor nodes, even if the number of anchor nodes in the network is small, the position of the general node can be accurately estimated.
도 1은 앵커노드와 일반노드를 갖는 무선 네트워크의 예시도,
도 2는 일반노드가 한 쌍의 앵커노드 사이에 불규칙하게 배치된 상태를 보인 도면,
도 3은 본 발명에 따른 Range-Free방식의 노드 측위방법을 이용하여 일반노드의 위치를 측정하는 과정을 보인 흐름도,
도 4는 도 3의 Range-Free방식의 노드 측위방법에서 추정하는 일반노드의 잠재적 위치를 나타낸 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 Range-Free방식을 이용한 노드 측위방법을 이용하여 일반노드의 위치를 측정하는 실시예를 보인 도면이다. 1 shows an example of a wireless network having an anchor node and a general node,
FIG. 2 is a diagram showing a state in which a normal node is irregularly arranged between a pair of anchor nodes; FIG.
FIG. 3 is a flow chart illustrating a process of measuring a position of a general node using a range-free node positioning method according to the present invention;
FIG. 4 is a diagram illustrating a potential position of a general node estimated by the Range-Free method node positioning method of FIG. 3;
FIG. 5 and FIG. 6 are views illustrating an embodiment of measuring a position of a general node using a range-free method according to the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 3은 본 발명에 따른 Range-Free방식의 노드 측위방법을 이용하여 일반노드의 위치를 측정하는 과정을 보인 흐름도이고, 도 4는 도 3의 Range-Free방식의 노드 측위방법에서 추정하는 일반노드의 잠재적 위치를 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of measuring a position of a general node using a range-free node positioning method according to an embodiment of the present invention. FIG. As shown in FIG.
무선 센서 네트워크는 복수의 앵커노드와 다수의 일반노드를 포함하며, 앵커노드는 GPS를 이용하여 자신의 위치 정보를 독자적으로 획득할 수 있는 반면, 일반노드는 자신의 위치 정보를 가지고 있지 아니하고 앵커노드의 위치 정보를 이용하여 자신의 위치를 판단하게 된다. The wireless sensor network includes a plurality of anchor nodes and a plurality of general nodes. The anchor node can acquire its own position information using GPS, while the general node does not have its own position information, and the anchor node The position of the user is determined based on the position information of the user.
본 발명에서는 네트워크 내 적어도 3개의 앵커노드로부터 제공된 신호를 이용하여 자신의 위치를 추정하고, 각 쌍의 앵커노드 사이에서 일반노드의 경로 우회정도에 따라 추정된 거리를 보정하게 된다. 이를 위해, 다음의 몇 단계 과정을 거치게 된다. In the present invention, the position of the node is estimated using signals provided from at least three anchor nodes in the network, and the distance estimated between the anchor nodes of each pair is corrected according to the degree of the bypass of the general node. To accomplish this, the following steps are taken.
1) 1 단계: 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리 산출1) Step 1: Average projection distance per hop and average straight line distance per hop
일반노드는 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리를 산출한다(S300). 각 앵커노드는 초기에 자신의 정보를 담은 비컨메시지를 모든 노드에 브로드캐스트하며, 비컨메시지에는 앵커노드의 ID, 해당 앵커노드를 기준으로 비컨메시지를 받는 노드 간의 홉 수, 및 좌표정보가 포함된다. The general node calculates an average projection distance per hop and an average linear distance per hop (S300). Each anchor node initially broadcasts a beacon message containing its own information to all nodes, and the beacon message includes the ID of the anchor node, the number of hops between nodes receiving the beacon message based on the anchor node, and the coordinate information .
일반노드는 적어도 3개의 앵커노드로부터 비컨메시지를 수신받고, 각 앵커노드의 좌표정보를 이용하여 각 앵커노드 사이의 거리를 산출하고, 각 앵커노드가 제공한 일반노드와 각 앵커노드 사이의 홉 수를 이용하여 임의의 두 앵커노드 사이의 최단 홉 수를 산출한다. The general node receives the beacon message from at least three anchor nodes, calculates the distance between each anchor node using the coordinate information of each anchor node, and calculates the number of hops between the general node and each anchor node provided by each anchor node The number of the shortest hop between any two anchor nodes is calculated.
이때, 임의의 두 앵커노드 사이의 최단 홉 수는, 일측의 앵커노드로부터 일반노드까지의 홉 수와, 타측의 앵커노드로부터 일반노드까지의 홉 수를 합한 것으로 설정된다. 즉, 임의의 두 앵커노드 사이의 최단 홉 수는, 두 앵커노드를 연결하는 경로 중, 일반노드를 경유하는 경로의 홉 수를 말한다. In this case, the shortest hop count between any two anchor nodes is set to the sum of the number of hops from one anchor node to the general node and the number of hops from the other anchor node to the general node. That is, the shortest hop count between arbitrary two anchor nodes refers to the number of hops of a route passing through a general node among the routes connecting two anchor nodes.
예를 들어, 도 1의 일반노드 A에서 산출하는 앵커노드 1과 2 사이의 최단 홉 수는, 앵커노드 1에서 일반노드 A까지의 홉 수와, 앵커노드 2와 일반노드 A까지의 홉 수를 합한 7이 된다. 동일한 방식을 적용하면, 앵커노드 2와 3 사이의 최단 홉 수는 5가 되고, 앵커노드 1과 3 사이의 최단 홉 수는 6이 된다. For example, the shortest hop count between the anchor nodes 1 and 2 calculated by the general node A in FIG. 1 is the number of hops from the anchor node 1 to the general node A and the number of hops from the anchor node 2 to the general node A The sum becomes 7. If the same method is applied, the shortest hop count between anchor nodes 2 and 3 is 5, and the shortest hop count between anchor nodes 1 and 3 is 6.
이렇게 각 앵커노드 사이의 최단 홉 수가 산출되면, 일반노드는 홉당 평균 투사거리를 산출한다(S310). 홉당 평균 투사거리는, 각 앵커노드 사이의 거리를 최단 홉 수로 나눈 값이 된다. When the shortest hop count between each anchor node is calculated, the average node calculates an average projection distance per hop (S310). The average projection distance per hop is the value obtained by dividing the distance between each anchor node by the number of the shortest hop.
예를 들어, 도 1의 앵커노드 1과 2 사이의 홉당 평균 투사거리는, 앵커노드 1과 2사이의 거리인 50m를 최단 홉 수인 7로 나눈 값인 50/7 m/hop이 된다. 동일한 방식을 적용하면, 앵커노드 1와 3 사이의 홉당 평균 투사거리는 60/6=10 m/hop이고, 앵커노드 2과 3 사이의 홉당 평균 투사거리는 30/5=6 m/hop이다. For example, the average projection distance per hop between anchor nodes 1 and 2 in FIG. 1 is 50/7 m / hop, which is the
각 앵커노드 사이의 홉당 평균 직선거리는, 노드밀도와 최대전송반경을 이용한 확률적 방법을 이용하거나, 이웃의 일반노드로부터 수신한 신호의 전파지연시간과 신호의 세기(RSS: received signal strength)를 이용하여 산출할 수 있으며, 이는 당업자에게는 널리 알려진 방법이므로, 별도의 설명은 생략하기로 한다. The average linear distance per hop between each anchor node can be calculated by using a stochastic method using the node density and the maximum transmission radius or by using the received signal strength (RSS) of the signal received from the neighbor node Which is a well-known method to those skilled in the art, and a further explanation will be omitted.
2) 2단계: 일반노드의 잠재적 위치 추정 2) Step 2: Potential location estimation of common nodes
이렇게 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리가 산출되면, 일반노드는 홉 수에 따라 일반노드의 잠재적 위치를 추정한다(S320). 일반노드의 잠재적 위치는 각 앵커노드로부터의 홉 수에 따라 확률적으로 분포된다.When the average projection distance per hop and the average straight line distance per hop are calculated, the general node estimates the potential position of the general node according to the number of hops (S320). The potential position of a general node is stochastically distributed according to the number of hops from each anchor node.
일반노드의 잠재적 위치는, 일반노드에서 비컨메시지를 전송받은 복수의 앵커노드를 한 쌍씩 선택하여 맵 형태로 구성할 수 있다. 도 4는 앵커노드 1과 앵커노드 2에 대한 일반노드의 잠재적 위치를 맵 형태로 구성한 것이다. 도시된 바와 같이, 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리를 이용하여 앵커노드 1과 앵커노드 2 사이에 일반노드가 존재할 확률이 있는 위치를 표시하고 있다. The potential position of the general node can be configured in a map form by selecting a pair of a plurality of anchor nodes having received the beacon message from the general node. FIG. 4 is a map configuration of potential positions of general nodes for anchor node 1 and anchor node 2. As shown in FIG. 3, a location where there is a probability that a normal node exists between the anchor node 1 and the anchor node 2 is indicated by using an average projection distance per hop and an average straight line distance per hop.
앵커노드 1과 앵커노드 2 사이를 잇는 직선은 앵커노드 1과 앵커노드 2 사이의 거리를 나타내며, 각 일반노드의 잠재적 위치는 앵커노드 1로부터 각각 1홉, 2홉, 3홉 떨어진 위치에 배치되어 있다. 각 일반노드와 앵커노드 1 사이의 거리는 홉당 평균 직선거리만큼 이격되며, 각 일반노드에서 앵커노드 1과 앵커노드 2 사이를 잇는 직선에 투사한 거리가, 홉당 평균 투사거리와 동일하도록 각 일반노드의 잠재적 위치가 설정된다. 여기서, 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리는 코사인 관계를 가지므로, 앵커노드 1과 앵커노드 2를 잇는 직선에 투사한 거리에 대한 상대각을 계산할 수 있다. The straight line between the anchor node 1 and the anchor node 2 represents the distance between the anchor node 1 and the anchor node 2, and the potential positions of the respective general nodes are located at positions 1 hops, 2 hops, 3 hops away from the anchor node 1 have. The distance between each general node and anchor node 1 is spaced by an average straight line distance per hop and the distance projected on a straight line between anchor node 1 and anchor node 2 at each common node is equal to the average projection distance per hop, The potential location is set. Here, since the average projection distance per hop and the average linear distance per hop have a cosine relationship, the relative angle with respect to the distance projected on the straight line connecting the anchor node 1 and the anchor node 2 can be calculated.
앵커노드 1과 1홉 거리에 존재하는 일반노드는, 도 4에서 1홉 거리에 배치된 잠재적 위치 n1 ,1, n1 ,2에 존재할 수 있으며, 각 위치에 존재할 확률은 각각 1/2이다. Common nodes existing at anchor node 1 and one-hop distance may exist in potential positions n 1 , 1 , n 1 , 2 arranged at a distance of one hop in Fig. 4, and the probability of existence at each position is 1/2 .
앵커노드 1과 2홉 거리에 존재하는 일반노드는, 도 4에서 2홉 거리에 배치된 n2 ,1, n2 ,2, n2 ,3 중 하나의 잠재적 위치에 존재할 수 있으며, 잠재적 위치 n2 ,1과 n2 ,3에 일반노드가 존재할 확률은 각각 1/4이고, n2 ,2에 존재할 확률은 1/2이 된다. 이때, 잠재적 위치 n2 ,2의 경우, n1 ,1 또는 n1 ,2의 두 경로를 통해 n2 ,2에 도달할 수 있기 때문에 다른 잠재적 위치에 비해 2배의 확률을 갖게 되는 것이다. An anchor node 1 and a common node at a two-hop distance may exist at a potential position of n 2 , 1 , n 2 , 2 , n 2 , 3 disposed at a distance of two hops in FIG. 4, 2 , 1 and n 2 , 3 , the probability of existence of a normal node is 1/4, and the probability of existence of n 2 , 2 is ½. At this time, it is a potential position n 2, for 2, 1 n, 1 or n 1, have twice the probability of the potential compared to the other position it is possible to reach the n 2, 2 through the two paths of the two.
이를 일반화하면, 앵커노드로부터 h홉 거리에 존재하는 일반노드가 m번째 위치인 nhm에 위치할 확률은 다음의 수학식1로 나타낼 수 있다.
In general, the probability that a general node existing at an h-h distance from the anchor node is located at the m-th position, n hm , can be expressed by the following equation (1).
그리고 앵커노드로부터 nh,m에 위치하는 일반노드까지의 거리는 다음의 수학식2로 나타낼 수 있다. Then , the distance from the anchor node to the general node located at n h, m can be expressed by the following equation (2).
여기서, 
결과적으로 앵커노드로부터 h홉 거리에 위치하는 일반노드는 총 2h개의 경로를 가질 수 있으므로, 각 경로에 대한 거리를 산출하고, 각 경로에 대한 거리를 확률을 이용하여 평균함으로써, 앵커노드와 일반노드 간의 거리를 추정할 수 있다(S330). As a result, the common node which is located h hops away from the anchor node may have a total of 2 h of paths, calculates a distance for each path, and by averaging, using the probability of a distance for each path, the anchor node and the common The distance between the nodes can be estimated (S330).
즉, h홉에 위치하는 일반노드와, 앵커노드 간의 추정거리는 다음의 수학식 3으로 나타낼 수 있다. That is, the estimated distance between the general node located at the h-hop and the anchor node can be expressed by the following equation (3).
일반노드는 서로 다른 앵커노드 쌍에 대해서도, 상술한 단계들을 거쳐 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리를 산출하고, 일반노드와 각 앵커노드 간의 거리를 추정함으로써, 일반노드의 실제 위치를 보다 정확하게 측정할 수 있다. The general node calculates the average projection distance per hop and the average straight line distance per hop through the steps described above for different anchor node pairs and estimates the distance between the general node and each anchor node to more accurately measure the actual position of the common node can do.
3) 3단계: 일반노드와 앵커노드 간 경로의 우회 정도 판단 3) Step 3: Determine the degree of bypass between the general node and the anchor node
앵커노드에서 일반노드에 도달하는 경로가 우회되었는지 여부를 판단하기 위해, 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리를 이용하여 산출한 상대각을 이용한다. In order to determine whether the route from the anchor node to the general node is bypassed, the relative angle calculated using the average projection distance per hop and the average straight line distance per hop is used.
도 2에 도시된 바와 같이, 경로가 우회하게 되면, 동일한 거리에서 홉 수가 증가하고, 홉당 평균 투사거리가 홉당 평균 직선거리에 비해 짧아진다. 따라서, 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리와의 차이가 많아질수록 경로가 우회하는 정도가 크므로, 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리를 이용하여 산출한 상대각으로 우회정도를 판단하고, 우회정도에 반비례하도록 상대각을 이용하여 가중치를 생성한다(S340). 이러한 가중치는 앵커노드와 일반노드 간의 추정거리에 부여되어 거리추정의 정확도를 향상시킨다. As shown in FIG. 2, when the path is bypassed, the number of hops increases at the same distance, and the average projection distance per hop is shorter than the average linear distance per hop. Therefore, the greater the difference between the average projection distance per hop and the average linear distance per hop, the greater the degree of bypassing the path. Therefore, the degree of detour is determined by the relative angle calculated using the average projection distance per hop and the average linear distance per hop, A weight is generated using the relative angle so as to be inversely proportional to the degree of detour (S340). This weight is given to the estimated distance between the anchor node and the general node, thereby improving the accuracy of the distance estimation.
만약 세개의 앵커노드가 J, K, L가 존재하면, 앵커노드 J에 대한 가중치는 
앵커노드 K에 대한 가중치는 
앵커노드 L에 대한 가중치는, 
이러한 가중치를 각 앵커노드와 일반노드간의 추정거리에 곱하여 추정거리를 보정함으로써, 일반노드의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있다(S350). The position of the general node can be more accurately estimated by multiplying the estimated distance by multiplying the estimated distance between the anchor node and the general node by the weighted value, thereby estimating the estimated distance (S350).
각 앵커노드와 일반노드 사이의 추정거리에 가중치를 부여한 보다 정확한 추정거리가 산출되고, 각 쌍의 앵커노드에 대해 상술한 단계들이 수행되어 각각 추정거리가 산출되면, 삼변측량법을 이용하여 세 추정거리가 중접되는 위치를 찾아냄으로써, 일반노드는 자신의 위치를 추정할 수 있다(S360). A more accurate estimated distance is given by weighting the estimated distance between each anchor node and the general node, and when the above-described steps are performed on each pair of anchor nodes to calculate the respective estimated distances, The general node can estimate its own position (S360).
도 5는 본 발명에 따른 Range-Free방식을 이용한 노드 측위방법을 이용하여 일반노드의 위치를 측정하는 실시예를 보인 도면이다. 5 is a diagram illustrating an example of measuring a position of a general node using a range-free method according to the present invention.
도 5는 앵커노드 1과 앵커노드 2를 쌍으로 선택하고, 앵커노드 1로부터 앵커노드2를 향해 일반노드가 4홉 거리에 위치한 경우, 일반노드의 위치를 측정하는 실시예를 예시한다. 여기서, 앵커노드 1과 2 사이의 거리는 50m이고, 홉당 평균 투사거리는 50/7m, 홉당 평균 직선거리는 15m이다. 이 경우, 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리에 의해 측정된 상대각은 62도이다. FIG. 5 illustrates an embodiment in which the anchor node 1 and the anchor node 2 are selected as a pair, and the position of the common node is measured when the general node is located four hops away from the anchor node 1 toward the anchor node 2. FIG. Here, the distance between anchor nodes 1 and 2 is 50 m, the average projection distance per hop is 50/7 m, and the average linear distance per hop is 15 m. In this case, the relative angle measured by the average projection distance per hop and the average linear distance per hop is 62 degrees.
앵커노드 1로부터 4홉 거리의 일반노드는, n4 ,1, n4 ,2, n4 ,3, n4 ,4, n4 ,5의 잠재적 위치를 가지며, 각 잠재적 위치에 일반노드가 존재할 확률은 각각 1/16, 4/16, 6/16, 4/16, 1/16이 된다. An ordinary node 4 hops from anchor node 1 has potential positions of n 4 , 1 , n 4 , 2 , n 4 , 3 , n 4 , 4 , n 4 , The probabilities are 1/16, 4/16, 6/16, 4/16, and 1/16, respectively.
그리고 앵커노드 1과 2의 조합에서 앵커노드 1과 일반노드의 각 잠재적 위치와의 거리는 수학식 2를 적용하면, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 , 1와의 거리는 60m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 ,2와의 거리는 38.9m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 , 3와의 거리는 28.6m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 ,4와의 거리는 38.9m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 ,5와의 거리는 60m이다. The distance between anchor node 1 and each potential location of an anchor node 1 and an ordinary node is given by Equation 2. The distance between anchor node 1 and potential location n 4 , 1 is 60 m, the distance between anchor node 1 and potential location n 4, the distance between 38.9m 2, the anchor node and the first potential location n. 4, the distance between the 28.6m 3, the anchor node 1 and the potential location n. 4, a distance between 4 38.9m, the anchor node 1 and the potential location n. 4, 5 with the
이러한 앵커노드 1과 각 잠재적 위치와의 거리를 각 잠재적 위치의 확률과 곱하여 일반노드에서 앵커노드 1까지의 추정거리를 산출할 수 있다. The distance between the anchor node 1 and each potential location is multiplied by the probability of each potential location, and the estimated distance from the general node to the anchor node 1 can be calculated.
이에 따라, 일반노드에서 앵커노드 1까지의 추정거리는 37.7m가 된다. Accordingly, the estimated distance from the general node to the anchor node 1 is 37.7 m.
이러한 일반노드와의 추정거리를 앵커노드 1과 3을 쌍으로 형성한 경우와, 앵커노드 2와 3을 쌍으로 형성한 경우에 대해서도 산출한다. The estimated distances to the general nodes are also calculated for the case where the anchor nodes 1 and 3 are formed as a pair and the case where the anchor nodes 2 and 3 are formed as a pair.
도 6은 앵커노드 1과 앵커노드 3을 쌍으로 선택하고, 앵커노드 1로부터 앵커노드3을 향해 일반노드가 4홉 거리에 위치한 경우, 일반노드의 위치를 측정하는 실시예를 도시한다. FIG. 6 shows an embodiment in which anchor node 1 and anchor node 3 are selected as a pair, and a general node is located at a distance of four hops from anchor node 1 to anchor node 3.
여기서, 앵커노드 1과 3 사이의 거리는 60m이고, 홉당 평균 투사거리는 10m, 홉당 평균 직선거리는 15m이다. 이 경우, 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리에 의해 측정된 상대각은 48도이다. Here, the distance between anchor nodes 1 and 3 is 60 m, the average projection distance per hop is 10 m, and the average linear distance per hop is 15 m. In this case, the relative angle measured by the average projection distance per hop and the average linear distance per hop is 48 degrees.
앵커노드 1로부터 4홉 거리의 일반노드의 잠재적 위치는, n4,1, n4,2, n4,3, n4,4, n4,5 이며, 각 잠재적 위치에 일반노드가 존재할 확률은 각각 1/16, 4/16, 6/16, 4/16, 1/16이 된다. The potential positions of the general node at a distance of 4 h from the anchor node 1 are n 4,1 , n 4,2 , n 4,3 , n 4,4 , n 4,5 , and the probability that a normal node exists at each potential location 1/16, 4/16, 6/16, 4/16, and 1/16, respectively.
그리고 앵커노드 1과 3의 조합에서 앵커노드 1과 일반노드의 각 잠재적 위치와의 거리는 수학식 2를 적용하면, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4,1와의 거리는 60m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 ,2와의 거리는 45.8m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 , 3와의 거리는 40m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4 ,4와의 거리는 45.8m, 앵커노드 1과 잠재적 위치 n4,5와의 거리는 60m이다. The distance between the anchor node 1 and the potential position of the general node in the combination of the anchor node 1 and the anchor node 1 is 60 m, the distance between the anchor node 1 and the potential position n 4,1 is 60 m, 4, the distance between the 2 45.8m, and the distance between the anchor node one potential position n 4, distance 40m, the anchor node 1 and the potential position with 3 n 4, with four potential locations and streets 45.8m, an anchor node 1
이러한 앵커노드 1과 각 잠재적 위치와의 거리를 각 잠재적 위치의 확률과 곱하여 일반노드에서 앵커노드 1까지의 추정거리를 산출할 수 있다. The distance between the anchor node 1 and each potential location is multiplied by the probability of each potential location, and the estimated distance from the general node to the anchor node 1 can be calculated.
이에 따라, 일반노드에서 앵커노드 1까지의 추정거리는 45.4m가 된다. 즉, 앵커노드 1과 2의 조합에서는 일반노드에서 앵커노드 1까지의 추정거리가 37.7m인데 반해, 앵커노드 1과 3의 조합에서는 일반노드에서 앵커노드 1까지의 추정거리가 45.4m이므로, 두 값에는 차이가 있다. 이러한 두 값의 차이를 보정하기 위해 상술한 가중치를 사용한다. Accordingly, the estimated distance from the general node to the anchor node 1 is 45.4 m. That is, in the combination of anchor nodes 1 and 2, the estimated distance from the general node to the anchor node 1 is 37.7 m, whereas in the combination of the anchor nodes 1 and 3, the estimated distance from the general node to the anchor node 1 is 45.4 m. The values are different. The above-mentioned weight is used to correct for the difference between these two values.
이때, 앵커노드 간 경로의 우회정도는, 앵커노드 1의 앵커노드 2 또는 3에 대한 상대각을 이용하여 다음의 수학식 4를 이용하여 보정할 수 있다. At this time, the detour degree of the path between the anchor nodes can be corrected using the relative angle to the anchor node 2 or 3 of the anchor node 1 using the following equation (4).
이러한 수학식 4에 앵커노드 1의 앵커노드 2 또는 3에 대한 상대각을 대입하면, 
도 5와 도 6을 참조하여 설명한 과정을 앵커노드 1과 2의 조합에서 앵커노드 2에 대해서 수행하고, 앵커노드 1과 3의 조합에서 앵커노드 3에 대해서도 수행하고, 앵커노드 2와 3의 조합에서 앵커노드 2 및 3에 대해서 각각 수행한다. 그러면, 각 앵커노드로부터 일반노드까지의 추정거리가 산출되며, 앵커노드 1에서 일반노드까지의 추정거리, 앵커노드 2에서 일반노드까지의 추정거리, 앵커노드 3에서 일반노드까지의 추정거리에 삼변측량법을 적용하여 일반노드의 위치를 추정한다. 5 and 6 are performed for the anchor node 2 in the combination of the anchor nodes 1 and 2, the anchor node 3 is also performed in the combination of the anchor nodes 1 and 3, and the combination of the anchor nodes 2 and 3 For anchor nodes 2 and 3, respectively. Then, the estimated distance from the anchor node 1 to the general node is calculated, and the estimated distance from the anchor node 1 to the general node, the estimated distance from the anchor node 2 to the general node, And estimates the location of the general node by applying the survey method.
이와 같이, 본 발명에 따른 Range-Free 방식을 이용한 노드 측위방법에 따르면, 복수의 앵커노드를 복수의 앵커노드 쌍으로 구성하고, 각 앵커노드 쌍에 대해 홉당 평균 투사거리와 홉당 평균 직선거리를 산출한 다음, 홉당 평균 투사거리, 홉당 평균 직선거리, 및 양자의 차이에 따라 산출된 상대각을 이용하여 일반노드가 확률적으로 분포할 잠재적 위치를 결정한다. 그런 다음, 각 앵커노드와 일반노드간의 홉 수에 따라 각 잠재적 위치에 위치할 확률과, 각 앵커노드와 각 잠재적 위치 사이의 거리를 이용하여 일반노드의 추정거리를 산출한다. 여기에 각 앵커노드에서의 상대각 차이를 가중치로 적용하여 추정거리를 보정함으로써, 각 앵커노드로부터 일반노드까지의 거리를 산출한다. 따라서, 복수의 앵커노드로부터 복수의 추정거리가 산출되고, 이 복수의 추정거리에 삼각측량법을 적용함으로써, 일반노드의 위치를 정확하게 추정할 수 있다. As described above, according to the node positioning method using the range-free method according to the present invention, a plurality of anchor nodes are configured as a plurality of anchor node pairs, and an average projection distance per hop and an average straight line distance per hop are calculated for each pair of anchor nodes Then, the potential position where the general node is stochastically distributed is determined by using the relative angle calculated based on the average projection distance per hop, the average linear distance per hop, and the difference between the two. Then, the estimated distance of the general node is calculated by using the probability of being located at each potential position according to the number of hops between each anchor node and the general node, and the distance between each anchor node and each potential position. Here, the distance from each anchor node to the general node is calculated by correcting the estimated distance by applying the relative angle difference at each anchor node as a weight value. Therefore, a plurality of estimated distances are calculated from a plurality of anchor nodes, and the position of a general node can be accurately estimated by applying the triangulation method to the plurality of estimated distances.
이에 따라, 본 발명에서는 일반노드가 잠재적 위치에 위치할 가능성과, 경로의 우회 여부를 고려하여 거리를 추정하기 때문에, 일반노드와 앵커노드 간 경로가 우회하는 경우에도 정확한 거리추정이 가능하다. 또한, 한 쌍의 앵커노드를 이용하여 거리를 추정할 수 있기 때문에, 네트워크 내 앵커노드의 수가 적은 경우에도 일반노드의 위치를 정확하게 추정할 수 있다. Accordingly, in the present invention, since the distance is estimated in consideration of the possibility that the general node is located at the potential position and the bypass of the route, accurate distance estimation is possible even when the route between the general node and the anchor node is bypassed. Also, since the distance can be estimated using a pair of anchor nodes, even if the number of anchor nodes in the network is small, the position of the general node can be accurately estimated.
전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다. The standard content or standard documents referred to in the above-mentioned embodiments constitute a part of this specification, for the sake of simplicity of description of the specification. Therefore, it is to be understood that the content of the above standard content and some of the standard documents is added to or contained in the scope of the present invention, as falling within the scope of the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (10)
상기 일반노드와 한 홉 거리에 위치하는 이웃노드들과 상기 일반노드의 평균거리를 산출하는 홉당 평균 직선거리 산출단계;
선택된 한 쌍의 앵커노드에 대해 한 홉 거리에 위치하는 노드 간 평균 투사거리를 산출하는 홉당 평균 투사거리 산출단계;
상기 홉당 평균 직선거리와 상기 홉당 평균 투사거리를 이용하여 상기 일반노드로부터 상기 한 쌍의 앵커노드까지의 거리를 각각 추정하는 거리추정 단계;
상기 홉당 평균 직선거리와 상기 홉당 평균 투사거리를 이용하여 상기 일반노드와 상기 한 쌍의 앵커노드 간의 경로 우회정도를 판단하는 우회정도 판단단계; 및
상기 일반노드와 상기 한 쌍의 앵커노드 간의 경로 우회 정도에 따라, 상기 일반노드와 상기 앵커노드 간의 거리를 보정하는 보정단계;를 포함하되,
상기 홉당 평균 투사거리 산출단계는, 상기 한 쌍의 앵커노드간의 거리와, 상기 한 쌍의 앵커노드 간의 홉 수를 이용하여 상기 홉당 평균 투사거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. There is provided a range-free node positioning method performed in an anchor node having position information in a network and a general node that estimates its position according to information provided from the anchor node,
Calculating an average straight line distance per hop to calculate an average distance between neighboring nodes located at a one-hop distance from the general node and the common node;
An average projection distance per hop calculation step of calculating an average projection distance between nodes located at a one-hop distance with respect to a selected pair of anchor nodes;
A distance estimation step of estimating distances from the general node to the pair of anchor nodes using the average straight line distance per hop and the average projection distance per hop;
A bypass degree determination step of determining a bypass degree between the general node and the pair of anchor nodes using the average straight line distance per hop and the average projection distance per hop; And
And correcting a distance between the general node and the anchor node according to a degree of path bypass between the general node and the pair of anchor nodes,
Wherein the average projection distance per hop calculation step calculates the average projection distance per hop using the distance between the pair of anchor nodes and the number of hops between the pair of anchor nodes, Way.
상기 홉당 평균 직선거리 산출단계는, 노드밀도와 최대전송반경을 이용한 확률적 방법을 이용하여 상기 홉당 평균 직선거리를 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. The method according to claim 1,
Wherein the average straight line distance per hop calculation step is a step of calculating the average straight line distance per hop using a probabilistic method using the node density and the maximum transmission radius.
상기 홉당 평균 직선거리 산출단계는, 상기 이웃노드로부터 수신한 신호의 전파지연시간과 상기 신호의 세기를 이용하여 상기 홉당 평균 직선거리를 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the average straight line distance per hop is a step of calculating the average straight line distance per hop using the propagation delay time of the signal received from the neighboring node and the intensity of the signal, .
상기 홉당 평균 투사거리 산출단계에서, 상기 한 쌍의 앵커노드 간의 홉 수는, 상기 한 쌍의 앵커노드 중 일측의 앵커노드와 상기 일반노드 사이의 홉 수와, 타측의 앵커노드와 상기 일반노드 사이의 홉 수를 합하여 산출하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. The method according to claim 1,
Wherein the number of hops between the pair of anchor nodes is calculated by multiplying the number of hops between one anchor node and the general node and the number of hops between the anchor node and the general node And the number of hops of the range-free method.
상기 거리추정 단계는, 상기 일반노드와 상기 한 쌍의 앵커노드들 간의 홉 수에 따라 상기 일반노드가 위치할 복수의 잠재적 위치를 판단하는 단계; 상기 일반노드가 상기 복수의 잠재적 위치에 위치할 확률을 각각 산출하는 단계; 상기 앵커노드로부터 상기 복수의 잠재적 위치까지의 거리와, 상기 복수의 잠재적 위치의 확률을 이용하여 상기 앵커노드로부터 상기 일반노드까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. The method according to claim 1,
Wherein the step of estimating the distance comprises: determining a plurality of potential positions where the general node is to be positioned according to the number of hops between the general node and the pair of anchor nodes; Calculating a probability that the general node is located at the plurality of potential positions; And calculating a distance from the anchor node to the general node using the distance from the anchor node to the plurality of potential positions and the probability of the plurality of potential positions. Node positioning method.
상기 우회정도 판단단계는, 상기 홉당 평균 직선거리와 상기 홉당 평균 투사거리 간의 차이를 이용하여 상기 한 쌍의 앵커노드 간의 상대각을 산출하고, 상기 상대각이 클수록 상기 일반노드의 상기 한 쌍의 앵커노드에 대한 우회정도가 큰 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. The method according to claim 1,
Wherein the detour degree determining step calculates the relative angle between the pair of anchor nodes using the difference between the average straight line distance per hop and the average projection distance per hop and increases the relative angle between the pair of anchors, And determining that the degree of detour to the node is large.
상기 보정단계는, 상기 상대각을 이용하여 우회정도에 반비례하도록 가중치를 산출하는 단계와, 상기 거리추정 단계에서 산출한 상기 일반노드와 상기 한 쌍의 앵커노드 사이의 거리에 상기 가중치를 부여하여 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. 8. The method of claim 7,
Wherein the correcting step includes the steps of: calculating a weight so as to be in inverse proportion to the degree of detour using the relative angle; calculating a distance between the normal node and the pair of anchor nodes calculated in the distance estimating step, The method of claim 1, further comprising the steps of:
상기 네트워크 내 앵커노드가 적어도 3개인 경우, 상기 앵커노드들을 쌍으로 조합하여 각 쌍에 대해 상기 홉당 평균 투사거리를 산출하고, 상기 일반노드와 상기 앵커노드 사이의 추정거리를 산출하고, 상기 홉당 평균 직선거리와 상기 홉당 평균 투사거리를 이용하여 우회정도를 판단한 다음, 가중치를 적용하여 상기 추정거리를 보정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. The method according to claim 1,
Calculating an average projection distance per hop for each pair by combining the anchor nodes in a case where there are at least three anchor nodes in the network, calculating an estimated distance between the general node and the anchor node, Determining a degree of detour by using the straight line distance and the average projection distance per hop, and then correcting the estimated distance by applying a weight.
상기 네트워크 내 적어도 3개의 앵커노드에 대해 상기 가중치를 이용한 보정이 완료되면, 상기 일반노드와 상기 3개의 앵커노드 간의 거리에 삼변측량법을 적용하여 상기 일반노드의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Range-Free방식의 노드 측위방법. 10. The method of claim 9,
And estimating a position of the general node by applying a trilateration method to a distance between the general node and the three anchor nodes when the correction using the weight is completed for at least three anchor nodes in the network A node-positioning method using a range-free method.
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
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| 이상우 외2. 비등방성 센서 네트워크를 위한 확률적기반 Range-free 측위 알고리즘. 한국통신학회 동계학술발표회. 2013.1., 856-857 pages |
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